[發明專利]大功率無刷雙饋電機三電平雙向變頻調速系統

有效

• 申請號: 201410686806.0
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN105703689B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 劉巖;夏加寬;王麗梅
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02P21/14
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 韓輝

1.一種大功率無刷雙饋電機三電平雙向變頻調速系統，其特征在于該系統由無刷雙饋電機和三電平雙PWM交流調速系統兩大部分組成，三電平雙PWM交流調速系統包括有無刷雙饋電機三電平PWM整流單元和無刷雙饋電機三電平逆變器單元；

所述的無刷雙饋電機三電平PWM整流單元：包括控制電路板單元，霍爾傳感器、整流端交流電壓、電流信號調理電路單元，整流器驅動電路單元；

所述的無刷雙饋電機三電平逆變器單元：包括逆變器主電路單元、霍爾傳感器電壓電流檢測單元、功率繞組交流電壓，電流信號調理電路單元、控制繞組交流電壓、電流信號調理電路單元，直流端電壓檢測電路單元、逆變器驅動電路單元；

其中無刷雙饋電機的功率繞組連接工頻電網，控制繞組連接交流調速系統；交流調速系統中的三電平PWM整流單元連接工頻電網和直流端電容，將工頻電網的交流電整流為直流電，檢測單元由霍爾傳感器連工頻電網采集電壓和電流信息，采集后的信號經過信號調理電路的濾波、放大送入DSP控制單元中DSP的AD端口，DSP計算整流所需的PWM信號，PWM信號送入驅動電路，驅動電路根據PWM信號控制主電路中開關器件的導通和關斷，以實現交流整流為直流的整流過程；

工頻電網的交流電電流經過整流后通過直流母線電容的濾波作用，送入三電平PWM逆變單元，逆變單元分別采用霍爾傳感器連接功率繞組端和控制繞組端，采集功率繞組端的電壓、電流信號，信號送入信號調理電路，經過濾波放大送入DSP控制單元AD端口，DSP芯片計算出控制電機所需的PWM波信號，將PWM信號送入驅動電路，驅動電路根據信號控制主電路開關器件的導通和關斷，以控制電機；

三電平雙PWM交流調速系統中的主電路由三電平PWM整流單元，直流端電容單元和三電平PWM逆變單元三部分構成，整流端電容單元和三電平PWM逆變單元分別由主電路單元、驅動電路單元、信號檢測電路單元所構成，主電路將工頻電網提供的交流電通過三電平PWM整流裝置轉化為直流電并通過電容實現濾波，然后經過三電平PWM逆變橋將直流電整流為頻率和電壓可調的交流電；

逆變單元的電路分為二極管鉗位式三電平逆變電路、IGBT緩沖吸收電路、充電限流電路部分，主電路中每相橋臂由4個功率器件、2個鉗位二極管構成，通過功率器件和鉗位二極管配合不同的開關作用，使得各橋臂輸出3種電壓輸出；

所述充電限流電路包括相互并聯的限流電阻R1及接觸器KM2；該并聯電路連接于整流管與濾波電容間，接入接觸器KM2，當電容充電完成后將限流電阻短路；且相互串連的兩濾波電容C4、C11均取值3300μF，耐壓值為450V；

所述IGBT緩沖吸收電路采用RCD緩沖電路，其包括相互串連的電阻Rs及電容Cs，且該電阻Rs與二極管Ds并聯；該RCD緩沖電路用于保護IGBT在開通與關斷時消除尖峰電壓脈沖沖擊；

所述直流端電壓檢測電路單元包括運算放大器LM324、線性光耦TIL300，Udc經電阻R1、R2分壓到0到3.3V，LM324芯片U1A為電壓跟隨器，轉化后的電壓信號經過U1A后提高帶負載能力，然后接入LM324芯片U1B，U1B為電荷放大電路，電壓信號經此電路后輸入TIL300的2引腳，1引腳接地，發光二極管導通，TLI300輸出耦合電壓信號，經過U1C低通濾波后輸出。

2.根據權利要求1所述的大功率無刷雙饋電機三電平雙向變頻調速系統，其特征在于無刷雙饋電機的定子繞組端由功率繞組和控制繞組組成，功率繞組由工頻電網供電，控制繞組由交流調速系統的逆變單元供電。

3.根據權利要求1所述的大功率無刷雙饋電機三電平雙向變頻調速系統，其特征在于功率器件的驅動電路采用日本SHARP公司生產的PC929芯片，其中PC929的1、2引腳經電阻接PWM脈沖，3引腳接脈沖電壓，10、14引腳接供電電源的負極，正極接13引腳，12引腳為輸出級供電端，與13引腳共接，11引腳為輸出端，經電阻R6驅動開關管，如果功率過大，經電阻R6接放大電路后再接開關管，9引腳及其外圍電路構成保護電路，當有故障發生時，8引腳會輸出低電平信號，TLP521內部發光二級管導通，在3引腳產生高電平信號，返回給主控芯片。